Функция углеводы: Состав, свойства и функции углеводов

Содержание

Углеводы. Функции и роль углеводов

Слушайте материал об углеводах в аудиоформате. Текстовый вариант смотрите ниже.

Состав углеводов
Классификация углеводов
- Моносахариды
- Олигосахариды
- Полисахариды
Функции углеводов

Состав углеводов

Углеводы — органические соединения, в состав молекул которых входят атомы углерода, водорода и кислорода. В молекулах большого количества углеводов водород и кислород содержится в таком же соотношении, как и в воде (2:1). Отсюда и происходит их название – углеводы.

Углеводы входят в состав всех живых организмов. В клетках животных содержание углеводов не превышает 10% сухой массы, в клетках растений их значительно больше –до 90%.

Классификация углеводов

Выделяют три класса углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахаридами являются низкомолекулярные соединения, состоящие из одного мономерного остатка. К моносахаридам относятся рибоза и дезоксирибоза(пентозы), глюкоза, фруктоза и галактоза(гексозы). Рибоза входит в состав важнейших соединений клетки — РНК, АТФ, витамина В2, ряда ферментов. Дезоксирибоза входит в состав ДНК.

Глюкоза — основной источник энергии для клеток, она содержится в клетках всех живых организмов. Фруктоза в свободном виде присутствует в вакуолях клеток растений. Много фруктозы содержится в ягодах, фруктах, меде.

Свойства моносахаридов: сладкие на вкус, хорошо растворимые в воде.

Олигосахариды

Олигосахариды состоят из 2—10 остатков моносахаридов, последовательно соединенных ковалентными связями. В состав молекул олигосахаридов могут входить остатки одного или разных моносахаридов. Большинство олигосахаридов, как и моносахариды, — бесцветные кристаллические соединения, хорошо растворимые в воде и сладкие на вкус.

Олигосахариды, в состав которых входят два остатка моносахаридов, называют дисахаридами. К дисахаридам относятся: сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар). В растениях сахароза служит растворимым резервным углеводом, а также транспортной формой продуктов фотосинтеза, которая легко переносится по растению. Мальтоза в больших количествах содержится в прорастающих семенах злаков. Лактоза является важнейшим углеводным компонентом молока млекопитающих.

Мальтоза состоит из двух остатков глюкозы, лактоза состоит из остатка галактозы и остатка глюкозы, сахароза состоит из остатка глюкозы и остатка фруктозы.

Полисахариды

Полисахариды (от греч. полис — много) — биополимеры. Молекулы полисахаридов состоят из большого числа (до нескольких тысяч) остатков моносахаридов. В состав полисахарида могут входить остатки одного или разных моносахаридов. В отличие от моно- и олигосахаридов полисахариды практически нерастворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Полисахариды могут иметь линейную, неразветвленную (целлюлоза, хитин) либо разветвленную (гликоген) структуру. К полисахаридам относятся: крахмал, целлюлоза, хитин, гликоген.

Крахмал представляет собой смесь полисахаридов — он состоит из разветвленного амилопектина и линейного полисахарида амилозы. Крахмал синтезируется в клетках растений и состоит из остатков глюкозы. Крахмал запасается в семенах, клубнях, листьях и других органах.

У грибов, животных и человека запасным полисахаридом является гликоген. Он откладывается в мышцах и клетках печени.

В оболочках клеток растений содержится целлюлоза — прочный, волокнистый, нерастворимый в воде полисахарид. Хитин входит в состав покровов членистоногих, в состав клеточной стенки грибов. По структуре он сходен с целлюлозой, однако в составе молекул содержит не только углерод, водород и кислород, но и азот.

Функции углеводов

Энергетическая функция состоит в том, что углеводы под влиянием ферментов легко расщепляются и окисляются с выделением энергии. При полном окислении 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж энергии.
Запасающая функция углеводов заключается в том, что полисахариды являются запасными питательными веществами живых организмов, играя роль «хранилищ» энергии. Запасным (резервным) углеводом у растений является крахмал, у животных и грибов — гликоген.
Структурная функция углеводов заключается в том, что они используются в качестве строительного материала. Оболочки клеток растений состоят из целлюлозы, которая обладает высокой прочностью. Поэтому они надежно защищают внутриклеточное содержимое и поддерживают форму клеток. Хитин, как уже говорилось, является важным структурным компонентом наружного скелета членистоногих, клеточных оболочек грибов и некоторых протистов
Метаболическая роль углеводов состоит в том, что в клетках живых организмов моносахариды являются основой для синтеза многих органических веществ — олиго- и полисахаридов, нуклеотидов, некоторых спиртов
Углеводы также выполняют защитную функцию. Так, камеди (смолы, выделяющиеся при повреждении деревьев, например, вишен и слив) являются производными моносахаридов. Они препятствуют проникновению в раны болезнетворных микроорганизмов.

как их классифицируют по свойствам, строение

Содержание:

Общее понятие об углеводах

Химическое строение

Функции углеводов в организме человека

Классификация по свойствам
- Строительная функция углеводов
- Энергетическая функция углеводов
- Структурная функция углеводов
- Регуляторная функция углеводов
- Запасающая функция

Содержание

Общее понятие об углеводах

Химическое строение

Функции углеводов в организме человека

Классификация по свойствам
- Строительная функция углеводов
- Энергетическая функция углеводов
- Структурная функция углеводов
- Регуляторная функция углеводов
- Запасающая функция

Общее понятие об углеводах

Углеводы — класс органических соединений, к которому относятся глюкоза, фруктоза, сахароза, а также полисахариды (крахмал, целлюлоза, пектины). С точки зрения биологии и биохимии — это биологически активные вещества, содержащиеся в 80% живых клеток растений и необходимые человеку для функционирования. С точки зрения химии — соединения, состоящие из нескольких карбонильных и гидроксильных групп.

Фруктоза была впервые выделена из «медовой воды» в 1792 году, глюкозу открыли чуть позже, в 1802 году. Химия полисахаридов получила развитие после того, как в 1811 году впервые был осуществлен гидролиз крахмала.

Химическое строение

Все углеводы отвечают единой химической характеристике: они состоят только из углерода, кислорода и водорода, при этом соотношение атомов водорода и кислорода в них такое же, как в молекулах воды.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Простые углеводы, моносахариды — органические соединения, содержащие в своей структуре гидроксильные и карбонильные группы: альдегидоспирты, кетоспирты.

Сложные углеводы — это дисахариды с двумя моносахаридными фрагментами и полисахариды, в молекулах которых таких фрагментов больше двух. Поскольку многие из них на вкус сладкие, этот класс веществ называют еще и сахарами. Кроме классификации по количеству структурных единиц, существует классификация по числу атомов углерода в молекуле.

Молекулы моносахаридов состоят из нескольких гидроксильных групп и одной карбонильной. Самый известный моносахарид — глюкоза. Название происходит от греческого слова «гликис», «сладкий». Глюкоза принадлежит к классу альдегидоспиртов. Особенность строения глюкозы в том, что она существует в виде двух оптических изомеров, молекулы которых зеркально отображают друг друга: D- и L-форма. Интересно, что в природных соединениях обнаружен только D-изомер глюкозы, в отличие от аминокислот, которые встречаются в природе только в L-форме. Исследуя глюкозу, ученые, в частности Эмиль Герман Фишер, пришли к выводу, что большая часть ее молекул в природе существует в форме не альдегидоспирта, а полуацеталей — циклических производных, образующихся при взаимодействии альдегидной группы молекулы с гидроксильной у пятого атома углерода. Полуацетали D- или L- глюкозы встречаются в двух изомерных формах, различающихся взаимным расположением заместителей, например α-D-глюкоза и β-D-глюкоза. Их называют аномерами. Исследования показали, что в кристаллической D-глюкозе молекулы находятся только в виде полуацеталей, а в растворе D-глюкозы в виде альдегидоспирта содержится около 36% полуацеталя в α-форме и 64% в β-форме. Из водного раствора D-глюкоза всегда кристаллизуется в виде α-изомера, в то время как из горячего уксуснокислого раствора выделяется β-изомер.

Подобно глюкозе, изомерная ей фруктоза легко образует циклические полуацетали, только состоят они преимущественно из пятичленных циклов. Крахмал, образующийся из глюкозы — энергетический резерв растений, быстро перерабатывающийся в легко усваиваемый моносахарид. В состав крахмала входят амилоза и амилопектин.

Функции углеводов в организме человека

Попадая в организм, дисахариды(например, сахароза и лактоза) и полисахариды (крахмал и проч. ) под действием специальных ферментов гидролизуются с образованием глюкозы и фруктозы. Организм перерабатывает глюкозу и фруктозу, превращая их в углекислоту и воду, и таким образом получает энергию для всех идущих в нем процессов.

Классификация по свойствам

Строительная функция углеводов

Мукополисахариды, соединения углеводов с белками, являются важной составляющей суставной смазки у животных и человека. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав РНК и ДНК.

Энергетическая функция углеводов

В организме любого животного должно постоянно содержаться определенное количество глюкозы: например, в крови человека — около 15 граммов. При окислении 1 грамма глюкозы или сахарозы выделяется примерно 16 кДж энергии. Ежедневно человеку необходимо потреблять около 500 граммов сахаров, но эта потребность обычно удовлетворяется сложными углеводами, содержащими крахмал. Рекомендуемая максимальная доза чистой сахарозы в сутки — 75 граммов.

Структурная функция углеводов

Часть углеводов является структурными элементами клеток и входит в состав многих сложных молекул: гормонов, ферментов, иммунных веществ. Например, гликопротеины на поверхности клеток способствуют избирательности межклеточного взаимодействия и обеспечивают иммунный ответ. Гепарин служит ингибитором свертывания крови и предотвращает возникновение тромбов.

Регуляторная функция углеводов

Клетчатка, содержащаяся в овощах и фруктах, перерабатывается только полезной микрофлорой кишечника и в процессе стимулирует его стенки, улучшая перистальтику. Кроме того, углеводы регулируют осмотическое давление крови, которое зависит от количества содержащейся в ней глюкозы.

Запасающая функция

Когда организм получает углеводы вдоволь, их избыток может откладываться. Хранить глюкозу в чистом виде живым организмам довольно обременительно: ее не слишком большие молекулы легко покидают клетки. Поэтому живые организмы составляют новые соединения из молекул глюкозы: растения запасают углеводы в виде крахмала, а животные и грибы — в виде более легко растворимого гликогена. Запасы гликогена в человеческом организме, как правило, невелики — 150–200 граммов. Основное место складирования — печень. Если углеводов в пище недостаточно или они плохо усваиваются, начинается расщепление гликогена. Так временно восполняется дефицит. Когда запасы гликогена истощаются, материалом для синтеза глюкозы становятся жиры и белки.

Насколько полезной была для вас статья?

У этой статьи пока нет оценок.

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»

Поиск по содержимому

Какова роль углеводов? | Здоровое питание

Джанет Рене Обновлено 6 декабря 2018 г.

Жиры, белки и углеводы составляют три основных макроэлемента в вашем рационе. Углеводы бывают разных форм и содержатся в самых разных продуктах. Углеводы являются наиболее важным источником топлива для организма и необходимы для сбалансированного питания, но некоторые источники углеводов полезнее других.

Углеводы обеспечивают немедленное топливо

Каждая клетка вашего тела использует глюкозу в качестве топлива, особенно клетки мозга. Углеводы обеспечивают немедленное топливо в виде глюкозы, чтобы ваши клетки могли выполнять свои функции. Вы получаете углеводы во многих формах. Простые углеводы, включая фруктозу, галактозу, глюкозу и сахарозу, быстро перевариваются и превращаются в топливо. Вы получаете их из таких продуктов, как фрукты, овощи и упакованные продукты с добавлением сахара. Независимо от того, какой тип сахара вы потребляете, ваше тело превращает его в глюкозу, и она поступает в клетки для удовлетворения ваших энергетических потребностей.

Углеводы хранят энергию для дальнейшего использования

Ежедневное потребление углеводов обеспечивает топливо для дальнейшего использования. Когда ваши неотложные потребности в топливе удовлетворены, организм запасает дополнительные углеводы в виде гликогена. Эта форма углеводов играет важную роль в поддержании уровня энергии между приемами пищи. Поскольку уровень сахара в крови должен оставаться постоянным, организм превращает гликоген в глюкозу, когда уровень сахара в крови падает. Это приводит уровень сахара в крови в норму и удерживает его в строго контролируемом диапазоне.

Хранение углеводов позволяет обходиться без еды несколько часов и при этом поддерживать нормальный уровень сахара в крови, например, ночью во время сна. Гликоген в основном хранится в мышцах и печени.

Углеводы помогают сохранить мышцы

Получение достаточного количества углеводов с пищей сохраняет ваши мышцы. Когда немедленная глюкоза недоступна, а накопленные углеводы истощаются, организм расщепляет белок в мышечных волокнах, чтобы преобразовать его в глюкозу в процессе, известном как глюконеогенез. Хотя это помогает удовлетворить ваши потребности в топливе, это не предпочтительный способ получения глюкозы организмом. Если у вас есть привычка слишком много экономить на углеводах, расщепление ваших мышц на топливо может уменьшить вашу сухую массу тела.

Углеводы обеспечивают эффективность упражнений

Ваши мышцы накапливают гликоген, чтобы обеспечить вас топливом во время продолжительных упражнений. Когда вы двигаетесь и работаете со своими мышцами, например, во время 30-минутных упражнений средней интенсивности, запасы гликогена питают ваши мышцы, чтобы вы могли работать оптимально. Независимо от того, едете ли вы на велосипеде, бегаете или просто быстро идете, вашим мышцам нужна энергия, чтобы поддерживать их работу. Спортсмены, занимающиеся выносливостью, обычно загружаются углеводами за несколько дней до соревнований, чтобы максимизировать запасы мышечного гликогена. Роль углеводов в эффективности упражнений хорошо известна и может быть использована в ваших интересах.

Выбор здоровых углеводов

Несмотря на то, что ваше тело превращает все углеводы в глюкозу, тип потребляемых вами углеводов жизненно важен для вашего здоровья. Получать слишком много углеводов из добавленных сахаров вредно, и вы, вероятно, потребляете больше, чем думаете. Сахар добавляют в большинство упакованных продуктов, даже в те, которые вы не считаете сладкими, например, в приправы и хлеб.

Лучше всего получать большую часть углеводов из фруктов, овощей и продуктов с высоким содержанием клетчатки, таких как цельнозерновые продукты. Старайтесь, чтобы потребление добавленного сахара не превышало 100 калорий для женщин и 150 калорий или меньше для мужчин.

Ссылки

Science Daily: Гликоген
Американская кардиологическая ассоциация: Добавленный сахар
Harvard Health: Углеводы
Питательные вещества: Регуляция метаболизма гликогена в мышцах во время упражнений: Влияние на выносливость и адаптацию к тренировкам
: Границы физиологии Расщепление гликогена скелетных мышц для регулирования чувствительности к инсулину с помощью физических упражнений

Writer Bio

Джанет Рене — зарегистрированный диетолог, специализирующийся на гормональном дисбалансе. Она помогает клиентам с такими проблемами, как синдром поликистозных яичников и резистентность к инсулину, сбалансировать их гормоны и похудеть с помощью диетических изменений. Рене делится своими знаниями и опытом, регулярно публикуя статьи о здоровье и благополучии, включая Shape, Women’s Health и Vegetarian Times.

Углеводы | Определение, классификация и примеры

пути утилизации углеводов

Просмотреть все средства массовой информации

Ключевые люди:: Эмиль Фишер
Дж. Фрейзер Стоддарт
сэр Норман Хаворт
Густав Георг Эмбден
Луис Федерико Лелуар

Похожие темы:: полисахарид
моносахарид
дисахарид
олигосахарид
декстрин

Просмотреть весь связанный контент →

Прочтите краткий обзор этой темы

углевод , класс встречающихся в природе соединений и образованных из них производных. В начале XIX века было обнаружено, что такие вещества, как древесина, крахмал и лен, состоят в основном из молекул, содержащих атомы углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О), и имеют общую формулу C ₆ H ₁ ₂ O ₆ ; Было обнаружено, что другие органические молекулы с аналогичными формулами имеют такое же соотношение водорода и кислорода. Общая формула С _x (H ₂ O) _y обычно используется для обозначения многих углеводов, что означает «разбавленный водой углерод».

Углеводы, вероятно, являются наиболее распространенными и распространенными органическими веществами в природе и являются важными компонентами всех живых существ. Углеводы образуются зелеными растениями из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза. Углеводы служат источниками энергии и важными структурными компонентами организмов; кроме того, часть структуры нуклеиновых кислот, содержащих генетическую информацию, состоит из углеводов.

Общие характеристики

Классификация и номенклатура

Узнайте о структуре и использовании простых сахаров глюкозы, фруктозы и галактозы

Просмотреть все видео к этой статье четыре основные группы — моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды — используемые здесь, являются одними из наиболее распространенных. Большинство моносахаридов или простых сахаров содержится в винограде, других фруктах и меде. Хотя они могут содержать от трех до девяти атомов углерода, наиболее распространенные представители состоят из пяти или шести, соединенных вместе в цепочечную молекулу. Три наиболее важных простых сахара — глюкоза (также известная как декстроза, виноградный сахар и кукурузный сахар), фруктоза (фруктовый сахар) и галактоза — имеют одинаковую молекулярную формулу (C ₆ H ₁ ₂ O ₆ ), но поскольку их атомы имеют различное структурное расположение, сахара имеют разные характеристики; то есть они являются изомерами.

Незначительные изменения в структурном устройстве обнаруживаются живыми существами и влияют на биологическую значимость изомерных соединений. Известно, например, что степень сладости различных сахаров различается в зависимости от расположения гидроксильных групп (—ОН), составляющих часть молекулярной структуры. Однако прямая корреляция, которая может существовать между вкусом и каким-либо конкретным структурным устройством, еще не установлена; то есть пока невозможно предсказать вкус сахара, зная его конкретное структурное устройство. Энергия химических связей глюкозы косвенно снабжает большинство живых существ большей частью энергии, необходимой им для осуществления своей деятельности. Галактоза, которая редко встречается в виде простого сахара, обычно комбинируется с другими простыми сахарами для образования более крупных молекул.

Две молекулы простого сахара, связанные друг с другом, образуют дисахарид или двойной сахар. Дисахарид сахароза, или столовый сахар, состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы; наиболее известными источниками сахарозы являются сахарная свекла и тростниковый сахар. Молочный сахар, или лактоза, и мальтоза также являются дисахаридами. Прежде чем энергия дисахаридов сможет быть использована живыми существами, молекулы должны быть расщеплены на соответствующие им моносахариды. Олигосахариды, состоящие из трех-шести моносахаридных звеньев, довольно редко встречаются в природных источниках, хотя было идентифицировано несколько растительных производных.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Полисахариды (этот термин означает множество сахаров) представляют собой большую часть структурных и энергозапасающих углеводов, встречающихся в природе. Крупные молекулы, которые могут состоять из 10 000 связанных друг с другом моносахаридных звеньев, полисахариды значительно различаются по размеру, сложности структуры и содержанию сахара; к настоящему времени идентифицировано несколько сотен различных типов. Целлюлоза, основной структурный компонент растений, представляет собой сложный полисахарид, состоящий из множества связанных друг с другом звеньев глюкозы; это самый распространенный полисахарид. Крахмал, обнаруженный в растениях, и гликоген, обнаруженный в животных, также являются сложными полисахаридами глюкозы. Крахмал (от староанглийского слова stercan , что означает «затвердевать») содержится в основном в семенах, корнях и стеблях, где он хранится в качестве доступного источника энергии для растений. Растительный крахмал можно перерабатывать в такие продукты, как хлеб, или его можно потреблять напрямую, например, в картофеле. Гликоген, состоящий из разветвленных цепочек молекул глюкозы, образуется в печени и мышцах высших животных и запасается как источник энергии.

Родовая номенклатура моносахаридов оканчивается на -ose ; таким образом, термин пентоза ( пент = пять) используется для моносахаридов, содержащих пять атомов углерода, а гексоза ( гекс = шесть) используется для моносахаридов, содержащих шесть. Кроме того, поскольку моносахариды содержат химически активную группу, которая является либо альдегидной, либо кетогруппой, их часто называют альдопентозами, кетопентозами, альдогексозами или кетогексозами.

Функция углеводы: Состав, свойства и функции углеводов — урок. Биология, 9 класс.